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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine E-Achse, für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebegehäuse, das einen Innenraum, in dem ein Getriebe anordenbar ist, umschließt und durch ein Mittelgehäuse mit einer zentralen Öffnung sowie durch einen die Öffnung des Mittelgehäuses verschließenden Gehäusedeckel gebildet ist. Das Mittelgehäuse und der Gehäusedeckel weisen jeweils eine Flanschfläche auf, an der sie miteinander verbunden sind.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Kühlkonzepte/Beölungskonzepte bekannt. Zum Beispiel offenbart die
DE 41 31 164 A1 eine Vorrichtung zur Ölschmierung eines ersten Lagers, mit dem eine erste Welle in einem Getriebegehäuse gelagert ist und eines zweiten Lagers, mit dem eine zweite Welle zentrisch in der ersten Welle gelagert ist, wobei Spritzöl im Getriebegehäuse aufgefangen und zur Lagerschmierung verwendet wird, wobei Spritzöl in einem oberhalb der beiden Lager gelegenen Sammelbehälter aufgefangen und in getrennten Ölkanälen zum ersten Lager und zum zweiten Lager geleitet wird.
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Die
US 2009 / 0 127 954 A1 und die
JP 2009 - 121 550 A zeigen jeweils eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine E-Achse, für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse und darin angeordnete Kanäle für Öl.
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Die
DE 41 18 729 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Schmieren eines Radmotors mit: a) einem Stator, der eine Wicklung aufweist, die um den Stator gewunden und an einem Gehäuse fest angeordnet ist, b) einem hohlzylindrischen Rotor, der von dem Gehäuse durch ein Lager gehalten wird und innerhalb des Stators angeordnet ist, c) einem Ausgangsflansch, der von dem Gehäuse durch ein Lager gehalten wird und fest an einem Rad angeordnet ist, d) einer Untersetzungseinrichtung, die ein durch den Rotor gehaltenes Eingangsrad und ein durch den Ausgangsflansch gehaltenes Ausgangsrad aufweist und im Hohlraum des Rotors angeordnet ist, e) einem Ölpumpenmotor, der in einem unteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist, f) einem Öldurchlass, der sich aufwärts durch die Seitenwand des Gehäuses erstreckt, und g) einem Öldurchlass, der in einem oberen Bereich des Gehäuses gebildet wird und mit einer Ablassöffnung verbunden ist, durch die Öl zum Kühlen der Wicklung des Stators geleitet wird, und h) einen Schmieröldurchlass, der sich von dem Öldurchlass im oberen Bereich des Gehäuses zur Untersetzungseinrichtung zum Zuführen des durch die Seitenwand des Gehäuses gekühlten Öls zur Untersetzungseinrichtung erstreckt.
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Die
DE 11 2006 000 762 T5 zeigt eine Ölwegstruktur, die aufweist: ein erstes Bauteil mit einer Verbindungsfläche und mit einem ersten Ölweg, der an der Verbindungsfläche offen ist und in dem Bauteil ausgebildet ist; ein zweites Bauteil, das einen darin ausgebildeten und mit der Verbindungsfläche verbundenen zweiten Ölweg derart aufweist, dass der erste Ölweg und der zweite Ölweg miteinander in Verbindung stehen; ein ringförmiges Dichtungsbauteil, das zwischen dem ersten Ölweg und dem zweiten Ölweg abdichtet; und ein Ölmengeneinstellbauteil, das eine durch einen Ölweg strömende Ölmenge begrenzt.
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Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass zwar eine Kühlung/Beölung vorgesehen ist, aber die Weiterleitung des Schmieröls/Öls/Kühlmittels nur passiv erfolgt, so dass das Öl oftmals nicht an der benötigen Stelle ist, abhängig von der Fahrdynamik ist und gesammelt werden muss.
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Alternativ ist es möglich, ein externes Routing zur Ölführung vorzusehen, für das jedoch zusätzliche Bauteile erforderlich sind, wofür wiederum ein erhöhter Bauraumbedarf und zusätzliche Montageschritte benötigt werden. Zudem muss die Dichtheit der zusätzlichen Bauteile sichergestellt werden.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung bereitzustellen, bei der die Kühlung und/oder Schmierung zuverlässig und auf konstruktiv möglichst einfache Weise sichergestellt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Insbesondere wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Mittelgehäuse eine Kühleingangsöffnung, die mit einem Kühlkreislaufausgang einer elektrischen Maschine verbindbar ist, eine Kühlausgangsöffnung, die im Bereich der Flanschfläche des Mittelgehäuses angeordnet ist, sowie einen zentralen Kühlkanal aufweist, der die Kühleingangsöffnung mit der Kühlausgangsöffnung verbindet. Das heißt, dass das Kühlöl aus der elektrischen Maschine in das Mittelgehäuse eingeleitet wird, innerhalb des Mittelgehäuses über den zentralen Kühlkanal weitergeführt wird und über die Flanschfläche an den Gehäusedeckel übergeben wird.
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Dies hat den Vorteil, dass durch die Führung in dem Mittelgehäuse ein externes Routing und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden können. Zudem können durch das interne Routing, bei dem ein zentraler Kühlkanal/Ölkanal von der elektrischen Maschine ausgeht und von dem Kühlkanal gezielte Kanäle zur Weiterleitung an die Positionen abzweigen, an denen das Öl benötigt wird, Bauteile, wie Schläuche, Rohre und Anschlüsse, eingespart werden, wodurch wiederum ein reduzierter Montageaufwand durch den Bauteilwegfall entsteht. Dadurch, dass eine Schnittstelle im Bereich der Flanschfläche vorgesehen ist, kann die Dichtheit verbessert werden, da durch eine geringere Anzahl von Schnittstellen die Leckagegefahr reduziert wird. Weiter ist ohnehin bereits eine Dichtung im Bereich der Flanschfläche vorhanden, so dass die direkte Kühlmittel-/Ölübergabe von Gehäuse (nämlich dem Mittelgehäuse) zu Gehäuse (nämlich dem Gehäusedeckel) erfolgt und das Gehäuse zudem bereits im Bereich der Flanschflächen dichtheitsgeprüft ist.
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Erfindungsgemäß ist in dem Gehäusedeckel ein Verteilkanal ausgebildet, der an der Flanschfläche des Gehäusedeckels in den zentralen Kühlkanal mündet. Das heißt, dass das Kühlöl über den Gehäusedeckel und den darin befindlichen Verteilkanal zu den Bereichen weitergeleitet wird, für die eine Kühlung und/oder Schmierung erforderlich ist.
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Erfindungsgemäß ist im Bereich der Flanschflächen eine ringförmige oder ringabschnittsförmige Nut ausgebildet, die den zentralen Kühlkanal mit dem Verteilkanal verbindet. Dadurch, dass die Nut ringförmig, d.h. umlaufend geschlossen, oder ringabschnittsförmig, d.h. umlaufend partiell, ausgebildet ist, kann auch ein Versatz in Umfangsrichtung zwischen dem zentralen Kühlkanal und dem Verteilkanal ausgeglichen werden, d.h. eine fluidische Verbindung zwischen diesen hergestellt werden. Beispielsweise können der zentrale Kühlkanal und der Verteilkanal um 90° am Umfang versetzt sein und über die ringförmige oder ringabschnittsförmige Nut miteinander verbunden werden. Zudem hat die Ausbildung als Ringnut den Vorteil, dass eine Dichtung über einen Dichtring oder dergleichen besonders einfach realisierbar ist.
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Erfindungsgemäß sind in dem Gehäusedeckel mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Verteilkanäle ausgebildet sein, die in die Nut münden. So kann das Öl von dem zentralen Kühlkanal aus innerhalb des Gehäusedeckels verteilt werden und unterschiedlichen Komponenten oder einer Komponente von mehreren Seiten aus zugeführt werden. Somit wird eine besonders effiziente Verteilung realisiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der zentrale Kühlkanal im Wesentlichen geradlinig verlaufen. Dadurch kann vermieden werden, dass die Weiterleitung des Öls nur durch diverse Bohrungen, Stopfen oder dergleichen um Biegungen und Ecken erfolgt. Es kann also die spanabhebende Bearbeitung des Gehäuses reduziert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann ein Übergang zwischen dem zentralen Kühlkanal des Mittelgehäuses und dem Verteilkanal des Gehäusedeckels über eine zwischen den Flanschflächen angeordnete Dichtung abgedichtet sein. Somit wird gewährleistet, dass an dem Übergabebereich zwischen den beiden Gehäusebestandteilen kein Öl austritt. Die Positionierung einer Dichtung in diesem Bereich ist besonders geeignet, da dort bereits eine oder mehrere Dichtungen vorhanden sind. So ist es möglich, zusätzliche Dichtungsbauteile einzusparen und die Antriebsvorrichtung kostengünstiger auszubilden.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Dichtung eine Flüssigdichtung, eine Feststoffdichtung oder eine Metallsickendichtung sein. Diese Dichtungsarten haben sich für den vorliegenden Anwendungsfall als besonders geeignet sowie kostengünstig herstellbar erwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann in dem Mittelgehäuse zumindest ein mit dem zentralen Kühlkanal verbundener Weiterleitungskanal ausgebildet sein, durch den Kühlöl von dem zentralen Kühlkanal aus nach radial innen in Richtung hin zu kühlender, in dem Mittelgehäuse anordenbarer Komponenten führbar ist. Vorzugsweise können in dem Mittelgehäuse mehrere Weiterleitungskanäle, etwa in Form von Bohrungen ausgebildet sein, so dass das Kühlöl von dem zentralen Kühlkanal zu allen zu kühlenden Komponenten weitergeleitet werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Nut gegossen sein. Da sich die Nut im Bereich der Flanschflächen, d.h. im Bereich der Flanschebene befindet, kann sie so auf besonders einfache Weise bei der Herstellung des Getriebegehäuses mit hergestellt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Nut sowohl in dem Mittelgehäuse als auch in dem Gehäusedeckel ausgebildet sein. Das heißt, dass die Nut im Querschnitt gesehen im Bereich der Flanschfläche des Mittelgehäuses beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt und im Bereich der Flanschfläche des Gehäusedeckels beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt hat. Somit kann das Öl sowohl innerhalb des Mittelgehäuses als auch innerhalb des Gehäusedeckels über den Umfang verteilt und von dort aus den in die Nut mündenden Kanälen zugeführt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung eine elektrische Maschine aufweisen. Vorzugsweise kann die elektrische Maschine als eine Axialflussmaschine ausgebildet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung einen Kühlkreislauf für die elektrische Maschine aufweisen, wobei ein Kühlkreisausgang mit der Kühleingangsöffnung verbunden ist.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine aktive Beölung einer E-Achse über Flanschflächen hinweg. Dabei wird das Problem gelöst, dass die Weiterleitung des Schmieröls im Getriebe oft passiv erfolgt, wodurch das Öl nicht an der benötigen Stelle ist, es gesammelt werden muss, und eine Abhängigkeit von der Fahrdynamik besteht. Gemäß der Erfindung wird eine gezielte interne Weiterleitung und Verteilung des Kühlöls des E-Motors in das Getriebe an die Positionen, an denen es benötigt wird, wie zu den Dichtstellen, den Lagern und dem Radsatz, unabhängig von der Fahrdynamik über die Flanschflächen hinweg bereitgestellt. Zudem wird das Problem gelöst, dass die Weiterleitung nur durch diverse Bohrungen und Stopfen um Biegungen und Ecken möglich ist und dadurch eine hohe spangebende Bearbeitung und Tiefbohrungen erforderlich sind. Gemäß der Erfindung wird die spangebende Bearbeitung reduziert, wodurch sich eine Kostenreduktion ergibt. Beispielsweise können eine geschlossene oder partielle Ringnut sowie eine oder mehrere Verteilnuten vorgesehen sein, um das Öl gezielt auf die gewünschte Position weiterzuleiten. Eine partielle Ölnut kann für eine Umleitung im Getriebedeckel an einer Position zum von dort aus Weiterverteilen eingesetzt werden, beispielswiese um 90° versetzt am Umfang sein. Weiter wird das Problem gelöst, dass Übergabebauteile mit zusätzlicher Dichtung benötigt werden, was die Anzahl an Bauteilen erhöht. Die direkte Übergabe von Gehäuse zu Gehäuse direkt in der Flanschebene ist besonders vorteilhaft, da dort bereits eine Dichtung vorhanden ist. Darüber hinaus kann das Problem eines externen Routings, bei dem zusätzliche Bauteile sowie Montageschritte benötigt sind, bei dem die Dichtheit sichergestellt werden muss und bei dem mehr Bauraum benötigt wird, durch das interne Routing überwunden werden. Sofern möglich, gibt es einen zentralen Ölkanal vom E-Motor, der dann gezielt an die Positionen abzweigt, an denen das Öl über die Flanschflächen hinweg benötigt wird. Somit werden Bauteile, wie Schläuche, Rohre und Anschlüsse, eingespart, so dass sich ein reduzierter Montageaufwand durch den Bauteilentfall ergibt. Die Dichtheit wird dadurch verbessert, dass weniger Schnittstellen eine reduzierte Leckagegefahr mit sich bringen. Zudem ist das Gehäuse bereits dichtheitsgeprüft. Alternativ kann die Weiterleitung des Öls oder eines anderen Mediums über die Flanschflächen auch über andere Gehäusedeckel, wie über einen E-Motordeckel, einen Filterdeckel, einen Ventildeckel, etc. erfolgen. Zusammenfassend ist entscheidend, dass die Übergabe des Öls aus dem E-Motor über den zentralen Ölkanal, über die Flanschfläche und dessen Weiterleitung, wie über die Ölringnut, erfolgt.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit einem Getriebegehäuse in einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Detailansicht aus 1,
- 3 eine schematische Längsschnittdarstellung des Getriebegehäuses der Antriebsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform,
- 4 eine perspektivische Darstellung eines Gehäusedeckels des Getriebegehäuses in der zweiten Ausführungsform, und
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Mittelgehäuses des Getriebegehäuses in der zweiten Ausführungsform.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
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1 bis 5 zeigen eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsvorrichtung 1 ist insbesondere als eine E-Achse ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung 1 weist ein Getriebegehäuse 2 auf.
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Das Getriebegehäuse 2 umschließt einen Innenraum 3, d.h. bildet einen Innenraum aus, in dem ein Getriebe 4 anordenbar ist. Das Getriebegehäuse 2 ist durch ein Mittelgehäuse 5 mit einer (zentralen) Öffnung 6, durch die das Getriebe 4 in dem Mittelgehäuse 5 montierbar ist, sowie durch einen die Öffnung 6 des Mittelgehäuses 5 verschließenden Gehäusedeckel 7 gebildet. Das Mittelgehäuse 5 weist eine Flanschfläche 8 auf und der Gehäusedeckel 7 weist eine Flanschfläche 9 auf. Das Mittelgehäuse 5 und der Gehäusedeckel 7 sind an den beiden Flanschflächen 8, 9 fest miteinander verbunden.
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Das Mittelgehäuse 5 hat eine Kühleingangsöffnung 10, die mit einem Kühlkreislaufausgang einer elektrischen Maschine 11 verbindbar ist. Die elektrische Maschine 11 ist vorzugsweise, wie in der dargestellten Ausführungsform, als eine Axialflussmaschine ausgebildet. Zudem hat das Mittelgehäuse 5 eine Kühlausgangsöffnung 12, die im Bereich der Flanschfläche 8 des Mittelgehäuses 5 angeordnet ist. Über einen zentralen Kühlkanal 13 des Mittelgehäuses 5 sind die (auf der einen Seite des Mittelgehäuses 5 angeordnete) Kühleingangsöffnung 10 mit der (auf der anderen Seite des Mittelgehäuses 5 angeordnete) Kühlausgangsöffnung 12 verbunden.
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Erfindungsgemäß ist somit in dem Mittelgehäuse 5 der zentrale Kühlkanal 13 ausgebildet, über den das Kühlfluid, wie Öl, in das Getriebegehäuse 2 eingeleitet wird, und von dort aus zu den zu kühlenden/schmierenden Stellen weiterverteilt wird. Der zentrale Kühlkanal 13 kann vorzugsweise im Wesentlichen geradlinig verlaufen, um die Herstellbarkeit zu vereinfachen.
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Zudem kann in dem Gehäusedeckel 7 ein Verteilkanal 14 ausgebildet sein, der an der Flanschfläche 9 des Gehäusedeckels 7 in den zentralen Kühlkanal 13 mündet. Ein Kühlfluidübergang erfolgt somit im Bereich der Flanschflächen 8, 9, d.h. im Bereich der die beiden Gehäusebestandteile verbindenden Flanschebene, von Gehäuse zu Gehäuse. Über den Verteilkanal 14 wird das Kühlfluid weiter durch den Getriebedeckel 7 geleitet und zu den zu kühlenden/schmierenden Stellen geführt. Vorzugsweise kann der Verteilkanal 14 im Wesentlichen geradlinig verlaufen.
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In der Antriebsvorrichtung 1 ist ein Übergang zwischen dem zentralen Kühlkanal 13 des Mittelgehäuses 5 und dem Verteilkanal 14 des Gehäusedeckels 7 über eine zwischen den Flanschflächen 8, 9 angeordnete Dichtung 15 abgedichtet. So kann kein Kühlfluid an dem Übergang austreten. Die Dichtung 15 kann beispielsweise als eine Flüssigdichtung, eine Feststoffdichtung oder eine Metallsickendichtung ausgebildet sein und ist in den dargestellten Figuren nicht explizit dargestellt.
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In der Antriebsvorrichtung 1 kann in dem Mittelgehäuse 5 zumindest ein mit dem zentralen Kühlkanal 13 verbundener Weiterleitungskanal 16 ausgebildet sein. Vorzugsweise können mehrere Weiterleitungskanäle 16 ausgebildet sein. Durch den Weiterleitungskanal 16 kann das Kühlfluid von dem zentralen Kühlkanal 13 aus, beispielsweise nach radial innen, in Richtung hin zu den zu kühlenden/schmierenden Stellen geführt werden. Beispielsweise können die in dem Mittelgehäuse 5 anordenbaren Komponenten so gekühlt werden.
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3 bis 5 zeigen eine zweite Ausführungsform des Getriebegehäuses 2. Wie in der ersten Ausführungsform ist in dem Mittelgehäuse 5 der zentrale Kühlkanal 13 ausgebildet, der die Kühleingangsöffnung 10 mit der im Bereich der Flanschfläche 8 angeordnete Kühlausgangsöffnung 12 verbindet. Dabei ist im Bereich der Flanschflächen 8, 9 eine ringförmige (oder ringabschnittsförmige) Nut 17 ausgebildet, die den zentralen Kühlkanal 13 mit dem Verteilkanal 14 verbindet. Die Nut 17 kann vorzugsweise gegossen hergestellt sein.
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Die Nut 17 ist sowohl in dem Mittelgehäuse 5 als auch in dem Gehäusedeckel 7 ausgebildet und erstreckt sich über den Umfang des Getriebegehäuses 2, so dass ggf. ein Versatz in Umfangsrichtung zwischen dem zentralen Kühlkanal 13 und dem Verteilkanal 14 ausgeglichen werden kann und die fluidische Verbindung zwischen dem zentralen Kühlkanal 13 und dem Verteilkanal 14 auch bei versetzten Kanälen hergestellt werden kann.
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4 und 5 zeigen perspektivische Darstellungen des Getriebegehäuses 2. Darin ist zu erkennen, dass in dem Gehäusedeckel 7 mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Verteilkanäle 14 ausgebildet sind, die im Bereich der Flanschfläche 9 in die Nut 17 münden, und dass der in dem Mittelgehäuse 5 ausgebildete zentrale Kühlkanal 13 im Bereich der Flanschfläche 8 in die Nut mündet. Radial innerhalb der Nut 17 ist eine erste Dichtfläche 18 ausgebildet. Radial außerhalb der Nut 17 ist eine zweite Dichtfläche 19 ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Innenraum
- 4
- Getriebe
- 5
- Mittelgehäuse
- 6
- zentrale Öffnung
- 7
- Gehäusedeckel
- 8
- Flanschfläche
- 9
- Flanschfläche
- 10
- Kühleingangsöffnung
- 11
- elektrische Maschine
- 12
- Kühlausgangsöffnung
- 13
- zentraler Kühlkanal
- 14
- Verteilkanal
- 15
- Dichtung
- 16
- Weiterleitungskanal
- 17
- erste Dichtfläche
- 18
- zweite Dichtfläche
